PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-的均相及异相类光-Fenton体系可见光催化性能研究

摘要

传统的光芬顿体系由Fe3+/H2O2/UV构成。该体系不仅能有效降解和矿化各种水体有机污染物，而且不会带来二次污染问题，特别是可以利用取之不尽、用之不竭的太阳光能，是最有应用前景的高级氧化技术之一。然而，该体系存在着工作pH值低(≤3.0)、催化剂分离困难和只能吸收利用紫外光的缺陷，从而限制了它的实际应用。为了克服上述缺陷，本文利用Keggin型缺位的杂多阴离子PW11O397-(PW11)作为配体，将Fe3+进行络合，合成了可以在较宽pH范围(2~8)内稳定存在的Keggin型铁取代的杂多阴离子PW11O39Fe(III)(H2O)4-(PW11Fe)，并用溶胶-凝胶法制备了PW11Fe-SiO2二元复合催化剂和PW11Fe-TiO2-SiO2三元复合催化剂，经红外、紫外-可见、循环伏安、扫描电镜、X-射线衍射等表征后，将它们分别构成均相和异相类光芬顿体系，用有机染料污染物罗丹明B(RhB)的可见光降解作为探针评估了它们的光催化性能。降解实验表明，在[RhB]=0.01 mmol·L-1、[H2O2]=4 mmol·L-1和[PW11Fe]=0.6 mmol·L-1构成的均相体系中(pH=4.5)，可见光照射60 min，RhB的降解率达到100％，120 min的矿化率约为48%。变成PW11Fe/SiO2异相体系后，催化剂的光催化活性明显降低，可见光照射180 min，RhB的降解率仅为76%，240 min的矿化率也只有25%。然而，在PW11Fe-SiO2体系中增加TiO2组分构成的PW11Fe-TiO2-SiO2异相体系中，催化剂的光催化活性明显提高，可见光照射180 min，RhB的降解率达到100%，240 min的矿化率也提高到74%。羟基自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)实验表明，无论是PW11Fe的均相体系，还是它的异相体系，在可见光作用下均有羟基自由基产生，因此，是PW11Fe作为光催化活性组分催化产生的羟基自由基导致了有机物的降解和矿化。RhB的循环降解实验表明，重复使用10次后，PW11Fe-SiO2和PW11Fe-TiO2-SiO2的光催化活性几乎没有损失。

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第一章 前言

1.1杂多酸及其盐类的简介

1.2杂多酸及其盐类的结构

1.3 杂多酸及其盐类的性质

1.4 杂多酸及其盐类的应用及发展前景

1.5光催化

1.6 均相及异相催化反应

1.7 本论文的选题及意义

参考文献

第二章 药品的合成及表征

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 药品的合成

2.4 本章小结

参考文献

第三章 类光-芬顿体系PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/H2O2可见光催化降解罗丹明B

3.1 引言

3.2 均相PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/H2O2可见光催化性能测试实验方法

3.3 均相PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/H2O2可见光催化降解RhB

3.4 结论

参考文献

第四章 PW11Fe-SiO2纳米膜光催化剂的制备及可见光催化性能研究

4.1 引言

4.2 催化剂PW11Fe-SiO2膜的制备

4.3 PW11Fe-SiO2纳米膜的可见光催化性能测试

4.4 PW11Fe-SiO2纳米膜的表征

4.5 PW11Fe-SiO2纳米膜可见光催化降解RhB

4.6 异相PW11Fe-SiO2的作用机制研究

4.7本章小结

参考文献

第五章 三元杂化PW11Fe-TiO2-SiO2纳米膜光催化剂的制备及可见光催化性能研究

5.1 引言

5.2三元杂化PW11Fe-TiO2-SiO2纳米膜的制备

5.3 三元杂化PW11Fe-TiO2-SiO2纳米膜的可见光催化性能测试

5.4 PW11Fe-TiO2-SiO2纳米膜的表征

5.5 PW11Fe-TiO2-SiO2纳米膜可见光催化降解RhB

5.6 三元杂化光催化剂PW11Fe-TiO2-SiO2的作用机制研究

5.7 本章小结

参考文献

总结

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢